[发明专利]3D显微实时虚拟观测与交互系统

权利要求书

1.一种3D显微实时虚拟观测与交互系统，其特征在于：由双目体视显微镜观测平台、虚拟观测管理模块、立体图像对对准模块、视差实时调整模块和3D观测模块组成；所述的双目体视显微镜观测平台包括双目体视显微镜、环形光源、参数相同的左相机和右相机、套筒、转接件、二维平移台、运动控制箱、电脑、3D投影仪及配套的3D眼镜；环形光源通过LED发光二级管发光，环形光源直接安装在体视显微镜的物镜的镜头上；左相机先和套筒连接，套筒和体视显微镜上的一个光学接口连接，左相机不能旋转，右相机先和转接件上的转套连接，转接件上的底座安装在体视显微镜的另一个光学接口上，转接件通过电机驱动，通过转套带动右相机旋转，底座保持不动，两个相机分别采集体视显微镜左右光路的图像，将相机采集到的图像传输到电脑上，3D投影仪和电脑通过HDMI数据线连接，二维平移台安装在体视显微镜的镜座上，待观测物体放置在平移台上；运动控制箱控制转接件上的电机和二维平移台上的两个电机，运动控制箱通过RS232数据线和电机、电脑连接。

2.根据权利要求1所述的3D显微实时虚拟观测与交互系统，其特征在于：所述的双目体视显微镜观测平台中的转接件包括转套、外壳、底座、齿轮罩、电机座、42步进电机、小齿轮、惰轮和大齿轮，齿轮的模数都是1，小齿轮和大齿轮的齿数分别是22和70，42步进电机的输出轴和小齿轮连接，小齿轮带动惰轮转动，惰轮带动大齿轮转动，转套和大齿轮通过螺栓连接，转套和大齿轮同轴转动，实现了转套相对底座的转动。

3.根据权利要求1所述的3D显微实时虚拟观测与交互系统，其特征在于：所述的虚拟观测管理模块中选择实时3D观测或离线3D观测，若进行实时3D观测需要先拍摄标定板，判断立体图像对是否对准，若未对准需要进行立体图像对对准，对准之后将待观测物放在体视显微镜下进行实时的立体观测，对观测时的视频保存并设置视频的分辨率、帧率、存储格式和存储位置。

4.根据权利要求1所述的3D显微实时虚拟观测与交互系统，其特征在于：所述的立体图像对对准模块通过把仅有一个线槽的标定板放在体视显微镜下，标定板的外形尺寸为30*30mm² ，加工精度为1μm，标定板中央有一长2mm、宽0.3mm的直线，拍摄左、右图像，对图像进行预处理将RGB图像转为二值图像，利用形态学闭运算、骨架提取和去毛刺算法实现中心线提取、利用最小二乘法拟合直线、判断中心线的夹角是否为0，若不为0则需要通过控制转接件带动右相机旋转一定的角度，使右图像通过硬件旋转对准,需要再次拍摄左、右图像判断中心线夹角是否为0,若为零则需要提取中心线中点像素坐标,判断左、右图像中心线中点像素纵坐标差值是否为0，若不为0，则需要右图像通过平移对准,若在显示屏幕上显示的图像是相机拍摄的整幅图像，通过平移显示右图像的控件在显示屏幕上的位置实现，若显示的是相机拍摄的部分图像则通过改变左、右图像的截取起始位置实现，若左图像是从(x,y)截取一定大小的图像，则右图像从(x,y+Δy)截取同样大小的图像也能实现左右图像的位置对准，若左、右图像的中点纵坐标的差值为0，则说明立体图像对已对准。

5.根据权利要求1所述的3D显微实时虚拟观测与交互系统，其特征在于：所述的视差实时调整模块通过改变左、右图像在显示屏幕上的相对水平位置来调整视差，固定左图像的位置对右图像在显示屏幕上的水平位置进行调整，通过电脑、手机或手柄实现，每次调整的步长以像素为单位设置，使右图像向左或右平移一定距离。

6.根据权利要求1所述的3D显微实时虚拟观测与交互系统，其特征在于：所述的3D观测模块包括实时3D观测和离线3D观测，实时3D观测是指通过在3D显示设备上实时的左右并列显示双目体视显微镜上左、右相机的图像，离线观测是指通过打开保存好的左右两路视频且左右并列显示，在3D观测的过程中利用电脑、手机或手柄调整左右图像的视差和待观测物的位置。